Tre-fase elektriske

Trefaset Electric - forbrukes energimåling enhet. Forskjellig fra den vanlige rekke typer og funksjoner. Dette skyldes særegenheter lading produksjon behov.

Fra historien av spørsmålet

Grunnlaget for de tre-fase to-fase system fastsatt Nikola Tesla. Tellere er utformet i likhet med instrumentet registrerer en vanlig vekselstrøm. Ordningen er avhengig av det elektriske grensesnittet. For eksempel, Tesla anvendes fase bryting slike som anvendes i fatningen før krigen Tyskland (30.) år. På grunn av denne telleren ble plassert i spalten for hver fase, eller brukt dobbelt. På samme måte anordnet tre fase tellere.

Forskjellen her fra kretsen 220 er at strømmen er i stand til å strømme tilbake gjennom ledningen en tilstøtende fase. Men for å passere en lokal nøytral etter inn i bygningen er ikke mulig. Egentlig det basert på dette prinsippet om moderne bolig meter. Ved inngangen til bygningen er verdt tre faser. Det eneste anlegget i leiligheten fordi det ville ta et sekund å sette en egen enhet. Derfor huseiere som har i territoriet til den tre-fase tre-fase meter er pålagt å levere.

De første tre-fasemålere ble utformet for industrielle motorer og viste i begynnelsen av 90-tallet av det nittende århundre. Disse produktene er beskrevet nedenfor, etter å ha beskrevet konstruksjonen av enkeltfasemålere, blir tilsvarende prinsipper anvendes.

Enfase meter

Behovet for å måle energi brukt oppsto med fremveksten av etterspørselen på 70-tallet av XIX århundre. Siden den gang har prinsippet om Electric endret seg lite. Ble forbrukt energi integreringsfunksjon virker spenning på strømmen ved et forutbestemt intervall av tid, inntil innlemmet apparater. Navn opp umiddelbart. Tellere ble kalt:

1. Ergometersykkel.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. Strømmåleren.

Sistnevnte navn er ikke helt i tråd med formålet, telleren måler energi, ikke makt. Hvis spenningen er konstant, avhengig integrasjon bare strømforbruk. En slik forenklet form for tellere het Coulometer eller nivåmåler.

Hvis den gjeldende variabelen, kan du ikke bruke vanlig voltmetre, amperemetre, for å se verdien. Arrow galvano kontinuerlig bli kastet på kantene av skalaen. Men har folk funnet måter å måle ønsket parameter. På begynnelsen av XX århundre brukte tre typer enheter:

• Elektrolyse tellere.
• Motorisert teller.
• Tid tellere.

Elektrolyse teller Edison

Historisk sett er dette den første til å bruke tellere, informasjon om enheten ble kjent for offentligheten i 1881 av Paris utstillingen. På den tiden, alle elektriske apparater som drives av en likespenning. Et utrolig antall ferdige produkter som selges i drift. Ved begynnelsen av XX århundre, da en vekselstrøm begynte å ta opp individuelle kopier forble i omløp. De viktigste fordelene med stål enkelhet og pålitelighet.

Utformingen som er vist i figuren, består av to tanker med kobber-sulfid, hvor sendes kobberplater forsterket med to skuldre koromyselnogo mekanisme. Virkemåten er beskrevet ved hjelp av elektrolyse. Når strøm flyter mellom platene, den første delvis oppløst ved den andre dannede bunnfall fra kobber. Når skulderen begynner å oppveie mekanismen gjør det neste hakket på forbrukt energienhet og endre gjennom releet (minner koromyselny motor Joseph Henry, se. Elektromagnetiske releer), den strømretningen.

Dermed svinge forplikte langsomme svingninger til høyre og til venstre før måleravlesningene skriver. Vekselstrøm lignende anordning kan ikke registreres. Snart svakhetene i lignende design ble identifisert:

1. Med økende temperatur, instrument nøyaktighet svømte, undervurdert han vitnesbyrd.
2. En annen ulempe stål overflod av bevegelige deler og relékontakter.

Forbedret modell (se. bilde) var ikke forskjellig eleganse: som må fjernes fra løsningen som brukes hjul, ved vekt, for å bestemme mengden av energi brukt og fersk pasta. Men elimineres de bevegelige delene, og strømmen flyter i en enkelt retning. Termiske svingninger elimineres ved å justere oppløsningen, noe som endrer motstand inverst med kobber. Som et resultat, er virkningen av de to stoffene innbyrdes kompensert.

AC har vært brukt siden 1887 Elektrolytisk teller Lowry Hall. Målingen ble utført for å endre batteriplatene, som inngår i belysningskretsen. Metall tolereres i en bestemt retning, på vektbasis nøyaktig bestemt mengde forbrukt energi. Metoden ikke spres og har to klare ulemper:

1. Etter lysavgivelse batteri sakte ut gjennom spiral pærer og forandret overført metallvekten.
2. Det ble funnet at de platevekstbetingelser viser en utpreget frekvensavhengighet, og andre faktorer. Den finner det vanskelig å oppnå akseptabel nøyaktighet.

motorisert teller

Den første motoriserte telleren patentert i 1882 av Professor Ayrton og Perry, men led av mekanisk friksjon. Denne begrensningen er overvunnet i counter-watt-timer Elihu Thomson. Prinsippet for virkemåten er basert på induksjonsstrømmer (Arago, Foucault). akselhastighet av liten servo proporsjonal med strømforbruket. På grunn av den induksjon drives i rotasjon kobber skive forbundet med en tellbar mekanisme. Det er verdt å merke seg at på grunn av bevisst utforming av retningen av bevegelsen av akselen ikke er avhengig av polariteten av spenningen, men anordningen har en lavere terskel høyeste registrerte strøm, av åpenbare grunner.

Teller (patent US388003 A) Shollenbergera (14.8.1888) er forskjellig fra et enfaset induksjonsmotor ventilatoren. Spesialdesignet for selskapet Westinghouse, som arbeidet Nikola Tesla. Hjelpe spole (ikke synlig i generelle vendinger) til statoren anordnet i en vinkel for å unngå å henge struktur og som entydig angir retningen for akselens rotasjon. Begge er koblet i serie bly. Som Thomson design, er måleren kun ment for AC. For rotasjonshastighetsgrense på aksen ende av bladet 4 er festet, i samspill med atmosfærisk luft.

Kjent Wikipedia telleren Ferranti oppfunnet i 1884 og bruker en bevegelig kontakt av metallisk kvikksølv, utformingen likhet med Faraday første halvdel av XIX århundre. Det er ikke så sikker på enhetene. Den nåværende inngang i sentrum av bollen, plasseres horisontalt mellom polene til en permanent magnet, og strømmer tilbake til den side på vei til forbrukeren. På grunn av samspillet mellom feltene skiveformet kvikksølv og magnetstrukturen roterende aksel tellbar vingemekanismen. Kvikksølv kontinuerlig kontakt opprettholdes på grunn avtagbar metallring. Med hver rotasjon av forbrukeren jukse kilowattimer. Øyevitner hevder at innretningen ble brukt for vekselstrøms når det er nødvendig. Selv om vi tror på den harde måten.

Counter Perry skiller seg fra den forrige - kvikksølv erstattet kobber sylinder. Strømkollektor i form av en ring. Men kvikksølv er tilstede i apparatet, bare i mindre grad, som danner væskekontakt.

alle teller

Oppfinnelsen vedrører kontoen Aron, i virkeligheten det tyske patent forkastet - lignende anordning inneholdt britisk patent Senna og Perry. Tanken gjorde ikke praktisk nyttig, så bør du vurdere den første modellen prøven i februar 1883 i Mr forfatterskap. Shulberga.

All telleren er ikke veldig forskjellig fra klokker gjøk. Toppen av pendelen er plassert mellom de to elektromagneter, "klokker" de nåværende skiftende retning medføre at gå. Resonanssystemet er avstemt for å korrekt telle "tid" - energi. Struktur tilpasset for AC og DC. Angivelig, gi navnet på de aktuelle måle kilowattimer.

Design av slutten av XIX århundre,

Produsert av forfatterne søk viser at utformingen av tre-fase meter dukket opp i et par år etter et mislykket forsøk Dolivo-Dobrovolsky ta patent på bruk av de tre fasene. Som nevnt i anmeldelser, ingeniøren bevist at de tre-fase AC effektivitet av de to. Men Nikola Tesla tidligere vist at det flerfaset strøm oppfinnelse, og patentet er ikke gitt.

De første tre-fase måler

Patent US500868 A sammen på flerfasemåler. Dette er den første omtale av enhets teller tre-fase finnes på Internett. Basert på det foregående, er det umulig å fastslå med en sannsynlighet på 100%, som er den første tre-fase meter, men er et tidlig eksempel på en anordning i henhold til foreliggende sammenheng.

Begrepet flerfase anvendes ikke ved en tilfeldighet, var tidligere allerede i løpet av to-fase-tellere. I vitenskapelig bruk, mange konsoll - refererer til antall av tre eller flere. Begrepet upotreblon i perfekt samsvar med allment aksepterte standarder.

Thomas Duncan fikk rett til oppfinnelsen 4 juli 1893 (Independence Day).

Anordningen er en tre-fasemåler basert på det prinsipp som har vært brukt i en enkelt-fase modell, patentert av forfatteren litt tidligere (US 415 825, 21.12.1891). Faktisk er det en induksjonsmotor, oppfunnet av Tesla. Statoren har tre med samme avstand fra hverandre på antall faser av spoler (A, B, C), er rotoren laget av metallisk sylinder. Forfatteren skriver som kommer fra kobber, sølv, jern - en hvilken som helst metallegering med høy ledningsevne. Kravet er diktert av betingelsene i forekomsten av virvelstrømmer.

Sylinderen roterer i elektromagneten felt tre faser, som er forbundet gjennom aksen med en tellbar mekanisme som ikke er vist på figuren. Aksene til statorspolene er forskjøvet fra den normale til tangenten til sirkelen som er garantert å lage en forutbestemt rotasjonsretning av rotoren (felt rettet langs aksen utenfor viklingene i en jevn bue). Prinsippet for virkemåten av anordningen er forskjellig fra en induksjonsmotor, oppfunnet av Nikola Tesla basert Comte d'Teori (Foucault-forsøk):

1. Den spolene effektiv spenning faseforskyves av jevnt 120 grader.
2. Den nye feltet rundt spolen induserer virvelstrømmer metallsylinder (Comte d') retning, slik at strukturene frastøte hverandre.
3. Statoren er festet og armert med solid, roterer rotoren starter.
4. Hver omdreining svarer til forfatterne av en bestemt mengde av forbrukt energi.

Kommunikasjon mellom verdiene er åpenbar. Dag, for å endre induksjonsmotoren omdreiningstall kan variere spenningen. Dette reduserer eller øker strømmen og spenningen blir en sekundær faktor. I dette tilfelle er spenningen konstant og er gitt ved energileverandøren. Noen forbrukere inngår i serien med tre spoler satt strøm og dermed makt. Fra det ovenstående ber den konklusjonen at den første trefase-teller av iboende ulemper:

1. For det første, selvfølgelig, gjør anordningen en reaktans induktiv reaktans i kretsen. Dette er dårlig, motoren svingete handle på samme måte gjensidig forverre effekt. Utfyller hverandre, spoler fremstille en stor fasevinkel, noe som øker den reaktive effekt. Ved en viss verdi av maskinkraft blir ineffektiv.
2. Den andre ulempen er blitt et faktum at forfatteren antas å være ensartet strømforbruket i alle faser. Dette er opplagt, ellers momentum vil stall. Ustabil drift av den mekaniske delen absolutt ikke bidra til riktig konto.
3. En tredje ulempe stammer fra betraktninger asynkron motor. Å operere induksjonsstrømmer oppstå behov bare dersom forskjellen i dreiehastighetsfelt (US - 60 Hz) og statoren. Forfatteren bør gjøre sylinderen i form av tre-polede magnet av jernmalmen. Enheten vil bli rotert uavhengig av virvelstrømmer. Kompleksitet gjenstår: feltet vil ha en tendens til å reversere den magnetisering rotor.

Thomas Duncan, tilsynelatende klar over disse svakhetene. Skriver i teksten som er angitt på konstruksjonstegninger ikke anses som vellykkede implementeringer av sine ideer forbli, som ikke er vist i skissene - for å unngå plagiering og tyveri av ideer. Samtidig Duncan nevnte muligheten for å beregne hastigheten av fire eller flere faser. Sted Navnet stammer direkte patent.

utformingen Shollenbergera

Enfase meter Shollenbergera bevisst gitt opp så mye oppmerksomhet. Jobbe for et selskap Westinghouse, oppfinner uunngåelig flyttet til design til industriell bruk: to faser av Nikola Tesla og tre - Dolivo-Dobrovolsky. I US531866A eksplisitt patent at prosedyren er rettet mot industrien. Men samtidig kloke oppfinner stater som ikke er ulovlig å bruke i hjemmet.

Tekst av patentet publisert 01.01.1895. Forfatteren hevdet å ha oppdaget et mønster: Hvis man setter en rørslynge som mates med vekselstrøm, i de to andre, forsyningsspenningen samme frekvens, er avhengig av et antall variable dreiemoment. Dette bestemmer hastigheten eller avbøyningsvinkelen system som en funksjon av parameterne:

1. Magnetisk feltstyrke av spolene.
2. Sinus av vinkelforskjellen mellom forsyningsspenningens faser.

Basert på dette faktum, og bygget Shollenberger teller. Konstruert for å arbeide i tandem med ac motor Nikola Tesla, men forfatteren raskt funnet måter å utvide omfanget av den foreliggende oppfinnelse.

På skjermen siden gis en bifasisk telleren viser forfatteren at statorspolen er dreibart i esken og avbøyes av en viss vinkel. I det første tilfellet er det hensiktsmessig å benytte en tilkoblet tellemekanisme i den andre - å bruke hånden og ansikt. Det gjør at du kan registrere prosessen visuelt og evaluere Forbrente kilowattimer.

Det bør bemerkes at det ikke er nødvendig å bruke en rotasjon i strukturer. Noen fungerer på prinsippet om lagringen (vektor-sjonsstyrke) felt. Figuren viser de fleste alternativer. Felt endres synkront i tid, peker jitter bart, og effektiviteten av anordningen i stor grad avhenger av soliditeten i konstruksjonen av den mekaniske del (treghet av den bevegelige ramme). Men, i likhet med si om sporveksler trykksensorer av alle kjele.

Charles Terry og Wesley Carr vitnet faktum innlevering patent 15 september 1894, men byggingen Det avdekket en alvorlig feil: forfatteren nekter å akseptere det faktum at de faser av forbruk ujevn. Men det tok hensyn Shollenberger i tilfelle av roterende design, som gir fremtidige ingeniører hint av endring i design.

pseudophases

Et patent 796 368 ble ansett som nesten 9 år, blir erklært 21 november 1896. Arbeide i selskap med Edison og Thomson, forfatteren var interessert opptjent i DC. Patentet er for AC, som er i strid med interessene til eierne av General Electric. Derfor kan rettighetshavere komme i kontakt med Bureau og be om å holde publisering. Når Tesla plukket opp og begynte å bygge et tårn Vordenklif, ble DC overleve selv. Ved 1905 ble det klart at verden ikke lenger være den samme igjen. Deretter patenter og publisert.

Charles Steinmetz design er bemerkelsesverdig, her for første gang introduserer begrepet start svingete. Vekslende teller presentert i figurene, er induksjonsmotoren med pol reproduksjon på grunn av faseforskyvning. Reaktivt element startet ikke kondensator, som i moderne versjoner, og choke. Og den positive og negative spenningsendring av fase anvendes for å skape en roterende magnetfelt.

Ganske enkelt: kondensatoren spenning etterslep nåværende og induktans på - fremover. Både den faseforskyvning kan bli anvendt. Det viser seg at beregningene er den samme, men kunstig oppdelt for måle muligheter som en moderne enfasekompressor kjøleskap. Så, fase en, supplert kunstig skapt av pseudo.

Ulempene tilsynelatende: passerer en lignende konstruksjon, divergerer strømmen til spenningen ved nedstigningsvinkelen. Effektfaktor er langt fra ideelt. En moderne versjon av en kondensator er mye bedre, men våge å foreslå at motivet forblir uutforsket på tidspunktet for innlevering av patent. I 1896 var det ingen andre kondensatorer, bortsett leidnerflaske. Andre design var ikke tilgjengelig for oppfinnere i massen. Tesla-spolen med utpregede kapasitive egenskaper tjener bare til å kompensere for den selv-induktans av egenskaper som ikke er egnet til behovene til denne klasse av enheter.

Beskriv prinsippet om operasjonen er ikke nødvendig, er det vanlig ordningen. I stedet for kondensatoren for å starte induksjonsmotoren som brukes induktans (for å skape en faseforskyvning). La oss først legge på at etter akselen akselerasjonen starter vanligvis vikling koblet ut for ikke å gjøre den reaktive komponent i forbruket. I 1896 virket det umulig for åpenbare grunner: puskozaschitnoy relé brukes ikke i store mengder, synes det vanskelig å sette dem så lavt strømforbruk design bestemt formål.

strømtransformatorer

George Hummel bygging av to vanndråper ligner en moderne meter iscenesettelse ideer. US-patent nr 633 695 A viser at selv ved slutten av 1897 skaperen kjente ujevnt forbruk i tre faser. Konstruksjonen av den første til å bruke en asymmetrisk bryterkrets: strømtransformatorer tar mellomfase for evaluering.

Denne ordningen isolert nøytral, telleren fungerer godt. Det gjøres oppmerksom på den utøvende del av mekanismen. Denne motoren med implisitte poler som dannes av den laminerte kjerne i den magnetiske kretsen. For roterende faser (!) Ved hjelp av en av de to viklinger (se. forrige undertittel). Som et resultat skaper enkelt fase et roterende magnetfelt, og gjør det mulig for måleren å vikle kilowatt-timer.

Kretsen slipesignal er gitt i figuren som viser identiteten til ideen om den moderne versjoner. Og tre-fase forløper antas wattmeter hvor spenningen spolen vinkelrett på spolestrømmen, og de verdier som er fjernet ved hjelp av transformatorer. Den fundamentale forskjellen mellom - Hummel driver lineær-verdier og moderne meter - fase (til nøytral).

Små nyanser er angitt i teksten som følger med patent. For eksempel er det skrevet at faseforskyvning av den svingete er ikke 90, men bare 30 grader. Derfor er polene ligger henholdsvis. Liten faseforskyvning på grunn av tilstedeværelsen av forholdsvis store aktive vikling motstand og vanskeligheten med å oppnå høy induktans.

Det er ikke mer fornuftig å berøre patentene blir energiforbruket måle baser angitt. Det gjenstår bare å se hvordan de tre-fase Electric moderne type.

Elektroniske tre-fase tellere

Dag, elektronisk teller som styres av en mikrokontroller. På Internett, distribuerte koblingskrets MSP430F449 brikke. Det er lett å legge merke til - det er mot klokken med en krystall på 32,768 kHz. Mens ticks "mekanisme", analog-til-digital omformer foretar avlesninger i tre strømtransformatorer og registrerer spenningen i hver fase. For å understøtte konklusjonen er nøytral, ikke vist i figuren.

Binær informasjon er gitt til mikrokontrolleren, som produserer multiplikasjon av variabler og deres tidsintegrasjon ved hjelp av frekvensen til kvarts-resonator. Jo mindre samplingsintervallet for den elektroniske kretsen, jo mer nøyaktige avlesninger. I dette tilfellet, er feilen mye mindre enn en hundredel av en prosent, som er nok for typiske bruksområder. Presentert telleren beregner lett den aktive og reaktive effekt, som produserer den Fourier-transformasjon, eller ved hjelp av andre algoritmer.

Den annen faktor som påvirker nøyaktigheten er bit analog-til-digital omformer. Jo høyere den er, jo mindre feil og mer high-speed utstyr forventet. På grunn av prinsippet for digitalisering vanligvis innelukket i en gradvis økning av spenningssammenlign og sammenligne den med inngangsverdi. Bølgeformen ligner en stige avsluttende trinn hvor den komparator bestemmer at har nådd ønsket nivå.

elektronikk fordel i muligheten for digital prosessering, som avhenger utelukkende av hastigheten på klokkefrekvens og ytelse mikrokontroller. Denne første bit kjernen, som nå kjemper for operativsystemene i verden, den andre - et kretsdiagram av den prosessor-arkitektur.

Fra dette må det konkluderes at prinsippet om kapasitetsberegning ikke er for mye har endret seg de siste 150 år fra tidspunktet for utfordringer for ingeniører (primært Edison). Moderne systemer er mer nøyaktig, den aller første modellen tar bare hensyn til strøm, har vi ikke engasjere seg i multiplikasjon. Og hvis du tar et 12-volts batteri gjennom de første strømmålere kan få en fantastisk figur.

Dette gjelder typer av innretningene som er diskutert ovenfor. De bruker magnetisk fluks eller hastigheten av elektrolyse, avhengig bare av den gjeldende verdi. Avansert ADC er lettere å måle spenningen. Spesielt strøminnganger er høy-motstandsspenningsdeler. At det er ikke noe alternativ, sensitive Hall sensorer på dette stadiet i utviklingen av teknologi bruk er ikke lønnsomt.